Здание вокзала берегового типа вытянуто вдоль железнодорожных путей, северным фасадом обращено к привокзальной площади, южным — к путям. Строительства железных дорог настоятельно требовали интересы бурно развивающейся промышленности, внутренней и внешней торговли. В марте 1868 г. Борисоглебское уездное земство получило концессию на строительство железной дороги Грязи-Борисоглебск, а позднее, 20 июля 1869 г. — разрешение на продолжение дороги до Царицына. Линия первого отделения (от Грязей до Борисоглебска) была построена в декабре 1869 г., движение по линии Борисоглебск-Царицын открылось 25 июля 1871 г. В этом же году началась эксплуатация здания вокзала. В нем с 1871 по 1893 г. находилось управление Грязе-Царицынской железной дороги. С 1893 г., с образованием Общества Юго-Восточных железных дорог, здесь размещалось Северное управление Общества (южное находилось в Воронеже). В 70-е гг. управляющим Грязе-Царицынской железной дороги был инженер Н.О. Кулжинский, в 80-е гг. — П.Е. Сувчинский. В конце 19 — начале 20 в. часть здания занимало также двухклассное училище Юго-Восточной железной дороги. По словам известного путешественника и историка П.П. Семено-ва-Тян-Шанского, вокзал в Борисоглебске был одним «из красивейших на всей сети Юго-Восточных железных дорог». Здание трехэтажное, кирпичное, лицевой кладки. Прямоугольный в плане объем дополнен ризалитами: на северном фасаде — крупными (двумя боковыми и центральным, завершенным четырехгранным четвертым ярусом с пологим шатром), на южном фасаде -слабовыступающими (двумя боковыми и центральным ступенчатым с аттиком). Восточный и западный фасады усложнены ризалитами (на их средних осях). Со стороны железнодорожных путей к зданию на уровне первого этажа примыкает навес над перроном, поддерживаемый металлическими столбиками. В декоративной отделке фасадов использованы некоторые приемы модерна, а также мотивы русского стиля и классицизма. Высокий первый этаж завершен раскрепованным карнизом со ступенчатыми кронштейнами. Над средним ризалитом северного фасада карниз по осям проемов переходит в килевидные кокошники. Углы боковых ризалитов по первому этажу подчеркнуты рустованными лопатками, между которыми под карнизом проходит городчатый фриз. Простенки рустованы до междуоконной полки с городками. Большие арочные проемы среднего ризалита имеют ступенчатое завершение. Второй и третий этажи объединены угловыми лопатками и неглубокими арочными нишами с окнами. Лопатки второго этажа на флангах среднего ризалита завершаются своеобразными капителями с тремя нитками на каждой грани. На третьем этаже углы ризалита срезаны. Стены западного и восточного фасадов, а также боковых ризалитов северного фасада завершаются городчатым фризом. Прямоугольные проемы второго этажа объединены раскрепованной подоконной полкой. На третьем этаже окна арочные, за исключением прямоугольного окна на северном среднем ризалите. Между окнами второго и третьего этажей на северном, западном и восточном фасадах — крупные квадратные филенки, на северном фасаде — с фигурными накладками. Венчающий карниз с сухариками аналогичен междуэтажному, но дополнен фризами, квадратными накладками и поребриком. Венчающий карниз на северных боковых ризалитах переходит в крупный килевидный кокошник над круглым проемом, в остальных имеет лучковую форму. К четвертому ярусу северного среднего ризалита с двух сторон примыкает ажурная парапетная решетка между кирпичными тумбами. Внутренняя планировка первого этажа типична для вокзальных зданий этого периода: в центре — залы ожидания, кассовый зал и ресторан, в торцовых частях — служебные помещения. Залы ожидания имеют единое пространство без перегородок, с рядами крешатых столбов. Лестничные клетки размещены по осям средних ризалитов на южном, западном и восточном фасадах. Во втором и третьем этажах планировка коридорная: с двух сторон — с севера и юга — находятся служебные комнаты, а также почта на втором этаже и гостиница на третьем. Здание используется по первоначальному назначению.
